【HCIA】OSI 模型

目录

OSI 简介

TCP/IP 对等模型

数据通信过程

        应用层

        传输层

                TCP

                        「三次握手」

                UDP

        网络层

        数据链路层

                MAC 地址

                ARP 协议 

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OSI 简介

为了让不同厂家之间的设备能够相互兼容，所以提出了OSI参考模型。

OSI 模型分为七层，每层都负责不同的功能。

会话层提供的进程 ID，在每个进程中都是不一样的，即使是同一个应用开了多个。

例：打开多个「火狐」，查看每个「火狐」的进程 ID。

TCP/IP 对等模型

虽然提出了 OSI 参考模型，但是现在并没有使用，而是使用 TCP/IP 协议栈，每层都有不同的协议。协议栈可以理解为多个协议的集合。

数据通信过程

        应用层

常见协议：HTTP、Telnet、FTP ...

        传输层

常见协议：TCP、UDP ...

TCP 传输效率低但可靠，UDP 传输效率高但不可靠

                TCP

 TCP：可靠的传输层协议，确保数据传输完整。建立「三次握手」（在传输数据前的确认机制）。

 源端口号、目的端口号

端口号取值范围：0 ~ 65535（2^16）

端口分为知名端口（1 ~ 1023）（已分配给常用协议）、非知名端口（1024 及以上）（未分配）

一般来说，客户端访问应用服务，源端口为非知名端口的随机值。

序列号

用于表示一个 TCP 报文，一个 TCP 会话中第一个 TCP 报文的序列号为随机值。

确认应答号

用于确认已收到报文，只有在确认时才有数值，否则为 0。

标志位

每个标志位占 1 比特，默认为 0。

                        「三次握手」

「三次握手」步骤（客户端向服务器发送数据为例）

1、客户端发送报文，其中 SYN 置位（置为 1）（SYN：请求建立连接的报文，只有主动方才置位），序列号为随机值（假设为A），确认应答号为 0。

2、服务器收到报文，发送回应报文（ACK 置位）（ACK：确认收到报文则置位），SYN 置位（数据的通信是双向的），序列号为 随机值（假设为B），确认应答号为 A+1。

3、客户端回应 PC2 请求的建立连接，ACK 置位，SYN 不置位（已不是主动方），序列号为 A+1，确认应答号为 B+1。

「三次握手」结束后的传输数据（HTTP 为例）

1、客户端将「三次握手」最后一次发送的数据原封不动发送给服务器并附上 HTTP 请求。

2、服务器回应客户端，ACK 置位（确认收到请求），序列号 = 客户端的确认应答号，确认应答号 = 客户端的序列号+收到数据的字节数

3、客户端回应服务器，ACK 置位，序列号 = 服务器的确认应答号，确认号 = 服务器的序列号 + 收到数据的字节数

                UDP

 UDP：无法保证数据传输完整，不会确认对方是否收到数据。

        网络层

为报文头部加上 IP 地址

常用协议：IPv4

IPv4 报文格式：

 版本号：区分 IPv4 还是 IPv6

协议：区分 TPC 还是 UDP

头部长度：IP 头部的长度，最少固定 20 字节，可选长度为 0~40 字节

总长度：整个数据的长度 - 头部长度

生存时间：每传给一个设备生存时间 -1，防止环路

        数据链路层

为报文头部加上 MAC 地址，只负责链路之间的传输

常见协议：ARP

                MAC 地址

MAC地址：烧录在设备上的物理地址，本地有效，共 48 比特，由十六进制表示，每 24 比特为一段，第一段标识厂商，第二段由厂商分配。

为什么有 IP 地址了还需要 MAC 地址？

1、因为 IP 地址只能作用于网络层。

2、网络分为「点到点」和「多路访问」，当网络为多路访问时，需要额外的地址来帮助访问。

传输数据时，MAC 地址起主要作用（随着链路而改变），IP 地址起辅助作用（不变）。（铁打的 IP，流水的 MAC）。

                ARP 协议

当传输数据时，需要对报文头部封装 MAC 地址，若本地的 ARP 表中没有对应 IP 的 MAC 地址信息，则会发送 ARP 获取该信息。

ARP 表：

 查看 ARP 表：

display arp

ARP 过程：

当 R1向 R2 发送数据时，会先查看 ARP 表中有没有 R2 的 IP 所对应的 MAC 地址。

 若没有，则 R1 会发送一个 ARP 的广播，寻找 R2 的 IP 所对应的 MAC 地址。

 查到之后，将此 MAC 地址放入 ARP 表中对应的 IP 之后。

当 R2 收到 R1 发来的报文之后，也会将对应的 IP 与 MAC 放入自己的 ARP 表中。